專利名稱：當(dāng)安放分析用樣品時(shí)提供電子監(jiān)管鏈的單手操作的注射器狀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于收集分析用樣品的注射器狀裝置。更具體地， 本發(fā)明提供使得能夠在獲得分析用樣品時(shí)單手操作并使得能夠?qū)崿F(xiàn)被 收集的樣品的電子監(jiān)管鏈的改進(jìn)的注射器狀裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)說明相關(guān)技術(shù)時(shí)，考慮到本發(fā)明能夠安放各種不同物質(zhì)的樣品 是十分重要的。這些物質(zhì)包含液體或氣體形式的化學(xué)品，因此固相微 提取(Solid Phase Microextraction， SPME )是本發(fā)明可應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng) 域。但是，盡管SPME—般與從液體和蒸汽中提取化學(xué)品有關(guān)，但本 發(fā)明也可從固體和固體的懸浮液獲得樣品。
SPME作為用于對(duì)色i普法或其它方法分析用化學(xué)化合物進(jìn)行釆樣 和濃縮的技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。 一般地，纖維被用于從樣品 中提取分析物并傳送它們用于分析。纖維一般由涂敷有用于通過分離 或吸附而捕獲并濃縮分析物的聚合物或吸收劑的熔融二氧化硅或金屬 纖維制成。纖維被移送到色鐠儀或光語儀的樣品引入端口用于解吸附 或提取而進(jìn)行分析。為了方便起見，用于SPME的纖維一般被保持在 注射器狀裝置內(nèi)。在從注射器狀裝置向外延伸的保護(hù)套的壁內(nèi)，纖維
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易于被保護(hù)和傳送。
在說明SPME技術(shù)之前，注意本發(fā)明使用用于采集、濃縮、傳輸 和注射樣品的注射器狀裝置。雖然注射器狀裝置不像實(shí)際的注射器那
樣在其殼內(nèi)存儲(chǔ)液體，但本發(fā)明的殼被構(gòu)建為看起來類似注射器，該 注射器具有把柄、活塞和實(shí)際上是用于上述纖維的護(hù)套的針狀突起體。 因此，本文件以及權(quán)利要求中使用的術(shù)語"注射器，，是要在下面更充分 說明的注射器狀裝置，不應(yīng)被錯(cuò)認(rèn)為實(shí)際的注射器。
用于SPME的現(xiàn)有注射器的缺點(diǎn)之一是一般需要兩只手操作。例 如，在釆取樣品后，第一只手握住注射器的筒身(shaft),同時(shí)第二 只手拔出活塞以將纖維移動(dòng)到注射器內(nèi)。因此，獲得樣品的過程需要 兩只手。因此，在SPME注射器方面，提供可只用一只手操作從而使 第二只手自由用于其它任務(wù)的注射器會(huì)是相比于現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的優(yōu) 點(diǎn)。
可理解地，SPME不是必須考慮的本發(fā)明的僅有應(yīng)用。很顯然， 本發(fā)明的另一方面能夠使用注射器同樣從固體和懸浮液中的固體獲得 樣品。例如，與用于從液體和氣體收集樣品的纖維不同，固體可被收 集到細(xì)絲上。本發(fā)明的細(xì)絲被設(shè)計(jì)為具有空腔、孔或使得能夠在細(xì)絲 上或細(xì)絲內(nèi)收集固體的其它類似特征。如將要揭示的那樣，本發(fā)明還 提供用于收集懸浮液中的固體的裝置。
還需要從起點(diǎn)通過傳輸?shù)阶罱K分析仔細(xì)跟蹤樣品。提供具有纖維 或細(xì)絲并且還包含用于電子跟蹤樣品的監(jiān)管鏈的裝置的上述注射器會(huì) 是相比于現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的另 一優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種可由單手操作的注射器狀裝置(以下稱為"注射 器")，其中，注射器包含用于排出然后退回用于收集固體、懸浮液中 的固體和液體的纖維或細(xì)絲的活塞，注射器包含被嵌入注射器殼內(nèi)的 微芯片，并且，微芯片使得能夠提供從起點(diǎn)直至最終分析跟蹤樣品的 電子監(jiān)管鏈。
結(jié)合附圖閱讀以下的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些和其它目的、特征、 優(yōu)點(diǎn)和替代性方面將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的原理教導(dǎo)的組裝的注射器的立體透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理教導(dǎo)的組裝的注射器的線框透視圖。 圖3是在圖l和圖2所示的注射器中使用的部件的分解線框透視圖。
圖4提供被設(shè)計(jì)為從本發(fā)明的注射器接收樣品的樣品分析裝置上 的接收端口的示圖。
圖5提供注射器的把柄的一部分內(nèi)的ID電路放置的例子。 圖6是提供到設(shè)置在注射器體內(nèi)的ID電路的存儲(chǔ)器的訪問的電 路的電路圖。
圖7是提供到ID電路的存儲(chǔ)器的訪問的記錄儀器的電路的電路圖。
圖8是扭曲細(xì)絲上的懸浮液中的固體的蒸發(fā)過程的示圖。 圖9是形成用于獲得固體和懸浮液中的固體的樣品的攪打器 (whisk)的三根絲(wire)的示圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，在這些附圖中，給予本發(fā)明的各元件附圖標(biāo)記并 討論本發(fā)明以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┖褪褂帽景l(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解， 以下說明僅示例性地說明本發(fā)明的原理，并且不應(yīng)被視為使后面的權(quán) 利要求的范圍變窄。
圖1提供用于可只用一只手操作的注射器10的本發(fā)明的第一實(shí)施 例的立體透視圖。在該圖中可見的部件包含殼或把柄12、拇指致動(dòng)器 (actuator) 14、底帽(ground cap) 26和用于細(xì)絲或纖維(以下統(tǒng) 稱為"纖維")的外殼或保護(hù)套28。
圖2提供圖1所示的本發(fā)明的第一實(shí)施例的線框透視圖。在該圖200680013252. 1
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中可見的部件包含殼或把柄12、拇指致動(dòng)器14、凸輪機(jī)構(gòu)16、活塞 18、彈簧20、適于從液體、蒸汽、固體或懸浮液中的固體獲得待分析 樣品的細(xì)絲或纖維22、識(shí)別(ID)電路24、底帽26、用于纖維的外 殼或保護(hù)套28、設(shè)置在ID電路24下側(cè)的電極30。
圖3以分解圖表示圖1的注射器10的所有部件，其中，當(dāng)提取、 傳送和傳輸分析用樣品時(shí)，注射器能夠單手操作。如上所述，這些部 件包含殼或把柄12、拇指致動(dòng)器14、凸輪機(jī)構(gòu)16、活塞18、彈簧20、 纖維22、識(shí)別(ID )電路24、底帽26和用于纖維的外殼或保護(hù)套28。 纖維夾32被提供以將纖維固定在把柄12內(nèi)。注意，兩個(gè)其它的部件 在該視圖中是不可見的，但仍包含于示出的部件中。這些部件是設(shè)置 在底帽26內(nèi)的兩個(gè)封條。
僅使用一只手的第一實(shí)施例的注射器10的操作是相對(duì)簡(jiǎn)單的。在 第一實(shí)施例中，用戶用一只手的所有手指握住把柄12，使得拇指放在 拇指致動(dòng)器14上。作為替代方案，用戶可在一只手的食指和中指之間 握住把柄12。拇指然后被放在拇指致動(dòng)器14的頂端，使得它準(zhǔn)備好 在任一 實(shí)施例中進(jìn)行操作。
用戶可自由用沒拿注射器10的手執(zhí)行其它任務(wù)。這些任務(wù)包含諸 如在獲得樣品時(shí)固定樣品容器、準(zhǔn)備分析設(shè)備用于樣品引入和拿其它 的裝置。因此，很顯然用戶可自由用空著的手完成任何其它任務(wù)，并 且一般將自由執(zhí)行否則需要由另一個(gè)人執(zhí)行的任務(wù)。因此，本發(fā)明不 僅使得用戶能夠在采取樣品時(shí)執(zhí)行一 項(xiàng)以上的任務(wù)，而且也使得能夠 在只有 一人執(zhí)行任務(wù)的情況下采取樣品。
注意，為了清楚起見，術(shù)語"樣品"以下是指可用本發(fā)明的纖維采 樣的任何物質(zhì)的液體、固體和懸浮液中的固體。
這里對(duì)于第一實(shí)施例描述注射器10的操作的更詳細(xì)說明。本發(fā)明 的注射器10包含凸輪系統(tǒng)，以便當(dāng)?shù)谝淮沃聞?dòng)時(shí)將纖維22鎖入伸出 的位置中并且當(dāng)?shù)诙沃聞?dòng)時(shí)釋放和退回纖維。需要彈簧20以使得凸 輪系統(tǒng)如上面所述的那樣起作用。
對(duì)于本發(fā)明的重要的理解是，在該第一實(shí)施例中使用的彈簧20
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可由提供凸輪機(jī)構(gòu)16發(fā)揮作用所需要的張力的任何適當(dāng)?shù)膹椈蔂钛b 置代替。類似地，由于彈簧20和凸輪機(jī)構(gòu)16用作使得纖維22能夠從 保護(hù)套28中排出和退入保護(hù)套28中的系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)可由用于提 供這種纖維排出和退回功能的任何等同裝置代替是本發(fā)明的一個(gè)方面。
繼續(xù)第一實(shí)施例，當(dāng)注射器10準(zhǔn)備好使用時(shí)，纖維22被加載到 把柄12中并通過纖維夾32被固定。例如，纖維夾32可以是小的螺母。 纖維夾32與封條一起防止任何化學(xué)品進(jìn)入把柄12內(nèi)。在被用于固定 樣品后，纖維夾32還使得能夠去除和更換纖維22。但是，可以想象， 注射器10將足夠便宜，使得它可以是一次性物品。但可以設(shè)想，如果 希望的話，纖維22可被更換并且注射器IO可被重新使用。
當(dāng)用戶準(zhǔn)備好用注射器IO采樣時(shí)，用戶必須將纖維22鎖入排出 位置中，使得樣品可通過吸收、吸附、靜電荷等被設(shè)置在纖維上。用 戶在拇指致動(dòng)器14上使用手指(一般為拇指)。拇指致動(dòng)器14滑入 把柄12內(nèi)，直到它到達(dá)凸輪系統(tǒng)防止纖維22退入保護(hù)套28中的點(diǎn)。 在該過程中的此時(shí)，用戶不必為了使纖維22保持從保護(hù)套28中伸出 而保持手指處于拇指致動(dòng)器14上。用戶然后使纖維22保持在樣品內(nèi) 本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的適當(dāng)?shù)臅r(shí)間量。
在注射器10的第一實(shí)施例中，為了將凸輪機(jī)構(gòu)16移動(dòng)到允許纖 維22退入其保護(hù)套28內(nèi)的不同的位置，用戶再次按壓拇指致動(dòng)器14。 注射器10然后被移送到貯藏庫或被帶到化學(xué)分析站，在該化學(xué)分析 站，由纖維22吸收的樣品被取回并被分析。
應(yīng)當(dāng)注意，在第一實(shí)施例中說明的凸輪系統(tǒng)可寺皮修改為以不同的 方式操作。例如，凸輪機(jī)構(gòu)也可以通過拇指被致動(dòng)，但包含可在把柄 12外部觸及的解鎖裝置(locking release)。因此，釋放伸出的纖維 22包含移動(dòng)設(shè)置在把柄12側(cè)的突出物(tab)或其它釋放裝置。
注意， 一旦纖維22從其保護(hù)套28外伸出時(shí)，還能夠?qū)⒆⑸淦鱅O 附加到保持樣品的容器上。因此，注射器IO使得能夠在樣品被吸收時(shí) 進(jìn)行"不用手"操作。但是，這是本發(fā)明的可選的方面，不是第一實(shí)施
例的必要條件。
一旦樣品已被獲得，纖維22就退入保護(hù)套28內(nèi)。保護(hù)套28不僅 保護(hù)已由纖維22吸收的樣品，還避免用戶或在場(chǎng)的他人觸及樣品中的 化學(xué)品。用戶通過第二次致動(dòng)拇指致動(dòng)器14而釋放凸輪機(jī)構(gòu)16并將 纖維22退入保護(hù)套28內(nèi)。
上述第一實(shí)施例說明了當(dāng)樣品被獲得時(shí)將纖維22鎖入其保護(hù)套 28外面的單個(gè)希望位置中的凸輪系統(tǒng)。但是，在替代性實(shí)施例中，可 以想象，凸輪系統(tǒng)包含使得纖維22能夠在保護(hù)套28外以不斷增加的 長(zhǎng)度被暴露的裝置。因此可設(shè)想，在一個(gè)替代性實(shí)施例中，可通過在 多次致動(dòng)拇指致動(dòng)器14時(shí)使用預(yù)定的增量長(zhǎng)度暴露纖維22，直到纖 維被暴露到最大排出長(zhǎng)度。
在另一替代性實(shí)施例中，可以設(shè)想，纖維22可以以非增量的方式 被暴露，并暴露到任意希望的非預(yù)定長(zhǎng)度，直到纖維的最大長(zhǎng)度。可 以設(shè)想，纖維22因此被排出與拇指致動(dòng)器14被推入把柄12內(nèi)的長(zhǎng)度 直接成比例的長(zhǎng)度。
一旦樣品已被獲得，樣品就被安全移動(dòng)到例如分析設(shè)備或存儲(chǔ)設(shè) 備?？杀粓?zhí)行的分析的類型的例子包含質(zhì)語分析、離子遷移率光傳測(cè) 定、氣相色i瞽分析、液相色鐠分析、流動(dòng)注射分析(flow injection analysis)等。對(duì)本發(fā)明來說重要的是分析設(shè)備包含用于接收注射器 10的注射端口。
圖4提供被設(shè)計(jì)為接收注射器10的分析設(shè)備40的示圖。分析設(shè) 備本身不是本發(fā)明的要素。但是，圖4所示的注射端口 42是相關(guān)的， 因?yàn)樗糜谂cID電路24通信的圖7所示的電路。只要滿足兩條 準(zhǔn)則，接收端口 42就可以為任何希望的形狀。第一，注射端口42必 須具有用于接收保護(hù)套28的孔46。第二，注射端口42必須提供可在 其上設(shè)置至少兩個(gè)電極44的表面，其中，所述至少兩個(gè)電極必須能夠 與注射器10的兩個(gè)電極30電接觸。在這兩個(gè)要求之外，分析設(shè)備40 僅由其自身的需求限制。
作為替代方案，注射器10可通過扭動(dòng)把柄12與接收端口 42耦接，
由此通過在接收端口中設(shè)置互補(bǔ)的鎖定通道(channel)將注射器機(jī)械 鎖定到接收端口上。該替代性實(shí)施例使得一旦纖維已被排放到分析設(shè) 備40中就能夠不用手傳輸樣品。
本發(fā)明的該第 一 實(shí)施例的另 一 重要方面是將具有存儲(chǔ)器的微芯片 嵌入注射器10中。微芯片被用于唯一地識(shí)別由纖維22吸收的樣品。 因此，以下微芯片和存儲(chǔ)器將被統(tǒng)稱為識(shí)別(ID)電路24。 ID電路 24在該第一實(shí)施例中的確切布置接近其纖維排出和退回端，使得它可 很容易地與能夠從ID電路讀取數(shù)據(jù)或向ID電路寫入數(shù)據(jù)的裝置電接 觸。圖5提供一種可能的位置的例子，其中，ID電路24可被設(shè)置在 注射器10的把柄12的一部分內(nèi)。更具體地，設(shè)置在其自身電路板上 的ID電路24可設(shè)置在把柄12上的突緣48下面。但應(yīng)注意，在不實(shí) 質(zhì)上影響本發(fā)明的操作的情況下，ID電路24的布置可被改變。重要 的只是ID電路24被定位為使得它可與接收端口 42內(nèi)的電接觸通信。
ID電路24使得能夠從起點(diǎn)(在該處獲得樣品)通過監(jiān)管鏈到最 終的分析和/或存儲(chǔ)跟蹤設(shè)置在纖維22上的樣品。通過使用可從存儲(chǔ) 在ID電路24中的數(shù)據(jù)讀取并向其添加信息的記錄儀器來維持電子監(jiān) 管鏈。記錄儀器可以是具有其自身接口的獨(dú)立裝置，或者它可與諸如 提供接口的計(jì)算機(jī)的另 一設(shè)備耦接。這意味著記錄儀器可以以獨(dú)立操 作模式操作，或者依賴于用于通信的另一設(shè)備。操作模式由此不依賴 于與諸如圖4所示的分析設(shè)備40的化學(xué)分析儀的任何連接或分離。
在該第一實(shí)施例中，ID電路24是使得能夠存儲(chǔ)和讀取可維持樣 品的電子監(jiān)管鏈的數(shù)據(jù)的任何數(shù)字存儲(chǔ)器模塊和I/O電路。存儲(chǔ)器優(yōu) 選是非易失性的，使得即使在電力被去除后數(shù)據(jù)也安全地保持在存儲(chǔ) 器內(nèi)。非易失性存儲(chǔ)器的使用使得注射器10中不需要用于在存儲(chǔ)器中 保存數(shù)據(jù)的電池。
在本發(fā)明的替代性實(shí)施例中，可以設(shè)想ID電路24被進(jìn)一步簡(jiǎn)化 并僅包含存儲(chǔ)器模塊。因此，任何記錄儀器必須提供用于與存儲(chǔ)器通 信的裝置。
當(dāng)考慮用于本發(fā)明的第一實(shí)施例中的存儲(chǔ)器的本質(zhì)時(shí)，注意存儲(chǔ) 在其中的數(shù)據(jù)在被存儲(chǔ)后不能被擦除。因此，雖然新的信息可被添加 到存儲(chǔ)器中，但舊的信息一直被保留。存儲(chǔ)器也可在不修改數(shù)據(jù)的情 況下,皮隨時(shí)讀取。
在替代性實(shí)施例中，可以設(shè)想，可再用的注射器包含使用可被完
全擦除的存儲(chǔ)器的ID電路24。重要的是，存儲(chǔ)器擦除不能是選擇性 的，由此避免關(guān)于電子監(jiān)管鏈的完整性的懷疑。
在另一替代性實(shí)施例中，可以設(shè)想，可再用的注射器具有用于收 集樣品的可更換的纖維和新的ID電路24。纖維22和ID電路24是再 一次確保電子監(jiān)管鏈的完整性的單個(gè)單元。
第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器的另一重要方面在于，它在其中存儲(chǔ)了 ID 電路24的唯一代碼。通過給予各ID電路24唯一的代碼，由于兩個(gè) ID電路不可能具有相同的代碼，因此電子監(jiān)管鏈再一次得到保證。因 此，即使注射器是可再用的，仍需要為在ID電路24中使用的存儲(chǔ)器 提供新的唯一代碼。
可以通過使用適當(dāng)?shù)奈锢砗碗娺B接來實(shí)現(xiàn)在ID電路24的存儲(chǔ)器 中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。用于向非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和從中讀取數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 和方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，因此用于實(shí)現(xiàn)這些任務(wù)的手段對(duì)于 本發(fā)明不是特別重要的。對(duì)本發(fā)明重要的是，應(yīng)用于電子監(jiān)管鏈的任 務(wù)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)和取回(retrieval)技術(shù)的應(yīng)用。
第一實(shí)施例要求在數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在ID電路24中之前在注射器IO 和記錄儀器之間進(jìn)行物理連接的一個(gè)原因是，該步驟防止存儲(chǔ)在其中 的數(shù)據(jù)進(jìn)行不希望有的竄改。因此，設(shè)置諸如射頻(RF)或紅外(IR) 裝置的無線裝置用于在ID電路24的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是不合適的。 但是，用于讀取數(shù)據(jù)的RF或IR裝置是可允許的，并且應(yīng)被視為在本 發(fā)明的替代性實(shí)施例的范圍內(nèi)。
存儲(chǔ)在ID電路24的非易失性存儲(chǔ)器中以產(chǎn)生電子監(jiān)管鏈的數(shù)據(jù) 可選自一般被認(rèn)為對(duì)這種目的有用的信息。例如，這種信息可包含但 不應(yīng)被視為限于取樣的時(shí)間和日期、獲得樣品的位置、執(zhí)行采樣、存 儲(chǔ)或分析的操作員的識(shí)別代碼和用于記錄儀器的唯一識(shí)別代碼。
被用于向ID電路24存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和從中讀取數(shù)據(jù)的記錄儀器可以是 便攜式或靜態(tài)設(shè)備。因此，記錄儀器可以通過電池供電，或直接通過 來自墻壁插座的電流操作。
對(duì)于記錄儀器的訪問可由任何方便的接口提供。例如，計(jì)算機(jī)可 通過USB接口、火線(Firewire)或任何其它有線訪問協(xié)議或硬件連 接提供至記錄儀器以及從那里到ID電路24的訪問。如上所述，在替 代性的實(shí)施例中，無線訪問裝置也可被設(shè)置以讀取存儲(chǔ)在ID電路24 中的數(shù)據(jù)。在這種情況下，ID電路24還必須包含用于傳輸存儲(chǔ)在其 中的數(shù)據(jù)的裝置。
記錄儀器還可包含顯示器和鍵盤，使得它不必通過計(jì)算機(jī)被訪問， 由此使得其成為真正的獨(dú)立設(shè)備。但是，通過計(jì)算機(jī)提供訪問最有可 能降低記錄儀器的尺寸和復(fù)雜性，并由此避免記錄儀器自身需要鍵盤 和顯示器。
記錄儀器的專用版被指定為分析儀記錄儀器。分析儀記錄儀器可 被設(shè)計(jì)為提供與特定的分析儀的接口。在第一實(shí)施例中，分析儀記錄 儀器被配置為使得它用與它 一起操作的特定分析儀的全部特定需求被 預(yù)編程。
圖6提供可用于訪問注射器10上的ID電路24的電路的一個(gè)可 能實(shí)施例的電路圖。該電路示出第一電連接50和第二電連接52、 二 極管54、電阻器56、電容器58和非易失性存儲(chǔ)裝置60。
為了補(bǔ)充圖6的電路，圖7提供可被用于記錄儀器中的電路的一 個(gè)可能實(shí)施例的電路圖，該記錄儀器與ID電路24耦接以獲得訪問和 發(fā)送數(shù)據(jù)或取回?cái)?shù)據(jù)。圖7示出第一電連接70、第二電連接72、 I/O 驅(qū)動(dòng)器芯片74、 二極管76和微控制器78。微控制器78將包含經(jīng)由線 路80的對(duì)于用于與外部計(jì)算機(jī)通信的外部1/0端口的訪問，或者，如 果記錄儀器用作獨(dú)立裝置，對(duì)于內(nèi)部CPU的訪問。
雖然ID電路24用于提供由纖維22吸收的樣品的監(jiān)管鏈，但I(xiàn)D 電路也可被用于其它裝置中。例如， 一般的皮下注射器、用于從空氣 或其它的氣體環(huán)境中收集樣品的過濾器和用于固定固體材料的樣品的
插頭(plug)樣品裝置。
提供進(jìn)一步解釋的本發(fā)明的幾個(gè)方面從形成為用于收集液體、固
體或懸浮液中的固體的細(xì)絲的纖維22開始。在圖8中示出收集懸浮液 中的固體。圖8示出具有設(shè)置在其上的懸浮液中固體的液滴92的扭曲 絲90。懸浮液中的液體如扭曲絲90和懸浮液中液體逐漸消失的四個(gè) 示圖所示被蒸發(fā)掉，直到保持在扭曲絲上的都是懸浮液中的固體94 為止。該固體在扭曲絲90的絲之間和周圍析出。扭曲絲90 (其是纖 維22 )現(xiàn)在可4皮退入保護(hù)套28中。
扭曲絲90不應(yīng)被視為用于收集樣品的僅有的替代性實(shí)施例。例 如，編織的絲或具有鉆通孔的絲也可提供可設(shè)置固體的希望的空腔。
通過使用圖9所示的攪打器IOO示出用于收集液體、固體和懸浮 液中的固體的另一系統(tǒng)。圖9示出被配置為攪打器104形狀的三根絲 102。實(shí)現(xiàn)要說明的功能的任何適當(dāng)?shù)臄嚧蚱鳡畹男螤疃伎商娲鷪D9 所示的設(shè)計(jì)。重要的是，可通過將攪打器104放置在液體中、縮回?cái)?打器和如對(duì)圖8中的液體所做的那樣蒸發(fā)樣品中的液體來獲得懸浮液 中的固體。
作為本發(fā)明的最后方面，可通過使用以下的過程產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臄嚧?器104。三根鎳鈦諾絲在一端被焊接在一起。絲的三個(gè)自由端被插入 內(nèi)徑為0.006英寸的不銹鋼管內(nèi)。金屬間隔物然后被插入三跟絲之間 以將絲分開并形成攪打器104。絲和管然后被放置在500°C的爐中5 分鐘。現(xiàn)在可去除間隔物，并且在三根絲上引起的記憶效應(yīng)現(xiàn)在將攪 打器104保持為希望的形狀。三根絲現(xiàn)在從管中被去除并與被插入注 射器IO中的支撐物耦接。
應(yīng)當(dāng)理解，上述配置僅示例性地說明本發(fā)明的原理的應(yīng)用。在不 背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)計(jì)大量的變 更方案和替代性配置。所附的權(quán)利要求目的在于覆蓋這些變更方案和 配置。
權(quán)利要求
1.一種適于獲得要被分析的物質(zhì)的樣品的注射器，其中，注射器僅需要單手操作，并且所述注射器包含適于從要被分析的物質(zhì)收集樣品的纖維；用于保護(hù)纖維的保護(hù)套，其中，纖維可從保護(hù)套中抽取出和退回里面；用于致動(dòng)用于從保護(hù)套排出和退回纖維的裝置的活塞；和拇指致動(dòng)器，該拇指致動(dòng)器與活塞耦接，以由此當(dāng)手指握住把柄并推動(dòng)拇指致器時(shí)推動(dòng)活塞，由此用單手操作排出和退回裝置。
2. 如權(quán)利要求l所述的注射器，其中，用于排出和退回纖維的裝 置還包含設(shè)置在把柄內(nèi)用于將纖維鎖入排出位置中并用于釋放纖維使得它 可,皮退回的凸輪才幾構(gòu)；和用于為凸輪機(jī)構(gòu)提供張力的張力裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的注射器，其中，凸輪機(jī)構(gòu)還包含鎖定位置， 其中，當(dāng)拇指致動(dòng)器第一次被推動(dòng)時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)被張力裝置保持在張力 下以從保護(hù)套中排出纖維，并且，當(dāng)纖維保持在排出位置中時(shí)拇指致 動(dòng)器可被釋放。
4. 如權(quán)利要求3所述的注射器，其中，凸輪機(jī)構(gòu)還包含解鎖位置， 其中，當(dāng)拇指致動(dòng)器第二次被推動(dòng)時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)從張力下被釋放，由此 使得纖維能夠退入保護(hù)套內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求3所述的注射器，其中，凸輪機(jī)構(gòu)還包含解鎖位置， 其中，當(dāng)把柄側(cè)的釋放裝置被致動(dòng)時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)從張力下被釋放，由此 使得纖維能夠退入保護(hù)套內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求3所述的注射器，其中，凸輪機(jī)構(gòu)還包含用于使得 纖維能夠響應(yīng)拇指致動(dòng)器的多次致動(dòng)而以增量的方式被排出直到達(dá)到 纖維的最大排出長(zhǎng)度的裝置。
7. 如權(quán)利要求3所述的注射器，其中，凸輪機(jī)構(gòu)還包含用于使得纖維能夠被排出到與拇指致動(dòng)器被推入把柄內(nèi)的長(zhǎng)度直接成比例的非 增量長(zhǎng)度的裝置。
8. 如權(quán)利要求l所述的注射器，其中，注射器還包含設(shè)置在其上 的識(shí)別(ID)電路，其中，ID電路使得能夠提供由纖維獲得的樣品的 電子監(jiān)管鏈。
9. 如權(quán)利要求8所述的注射器，其中，注射器還在其外表面上包 含用于使得能夠與ID電路通信的至少兩個(gè)電連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的注射器，其中，ID電路還包含至少一個(gè) 存儲(chǔ)器模塊，其中，存儲(chǔ)器模塊是非易失性的，以由此使得能夠在電 力從ID電路中被去除后保持?jǐn)?shù)據(jù)。
11. 如權(quán)利要求10所述的注射器，其中，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器模 塊還包含只能被寫入和讀出但不能被擦除的存儲(chǔ)器，由此保證樣品的 電子監(jiān)管鏈的完整性。
12. 如權(quán)利要求10所述的注射器，其中，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器模 塊還包含可被寫入、讀出和整體擦除的存儲(chǔ)器，由此保證如果所述至 少一個(gè)存儲(chǔ)器模塊被再使用，樣品的電子監(jiān)管鏈的完整性得到保證。
13. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)還包含記錄儀器，其 中，記錄儀器可向ID電路寫入數(shù)據(jù)和從ID電路讀出數(shù)據(jù)。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，記錄儀器是具有自身的用 戶的接口的獨(dú)立裝置，使得信息可根據(jù)輸入記錄儀器的命令被寫入ID 電路和從ID電路讀出。
15. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，記錄儀器與第二裝置耦接， 其中，第二裝置提供接口，使得信息可根據(jù)輸入第二裝置的命令被寫 入ID電路和從ID電路讀出。
16. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，記錄儀器能夠通過電池或 外部電源被供電。
17. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)還包含用于使注射器 與記錄儀器機(jī)械耦接的機(jī)械裝置，由此使得能夠在不用手過程中向記 錄儀器傳送樣品。
18. 如權(quán)利要求1所述的注射器，其中，注射器還包含無線通信 裝置，其中，無線通信裝置只能被用于從ID電路傳送數(shù)據(jù)。
19. 如權(quán)利要求13所述的注射器和記錄儀器的系統(tǒng)，其中，記錄 儀器還包含分析儀記錄儀器，其中，分析儀記錄儀器與分析儀耦接， 并且分析儀記錄儀器被專門設(shè)計(jì)成與特定的分析儀一起操作，以由此 增強(qiáng)系統(tǒng)的操作。
20. 如權(quán)利要求13所述的注射器和記錄儀器的系統(tǒng)，其中，記錄 儀器還包含與1/0驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)輸入和第1 二極管的輸出耦接的第1電接觸； 與1/0驅(qū)動(dòng)器的接地輸入和第1 二極管的輸入耦接的第2電接觸；和與在數(shù)據(jù)入連接器和數(shù)據(jù)出連接器I/O驅(qū)動(dòng)器耦接的微控制器， 并且微控制器還包含用于與內(nèi)部CPU或外部通信端口通信的裝置。
21. 如權(quán)利要求2所述的注射器，其中，用于為凸輪機(jī)構(gòu)提供張 力的張力裝置還包含彈簧。
22. —種通過使用僅需要一只手操作并由此獲得樣品的注射器獲 得要被分析的物質(zhì)的樣品的方法，所述方法包括以下步驟(1) 提供具有在其中設(shè)置了纖維的殼、保護(hù)套、用于致動(dòng)用于 從保護(hù)套排出和退回纖維的裝置的活塞和與活塞耦接的拇指致動(dòng)器；(2) 用第一只手的手指握住注射器的殼；(3) 將第一只手的拇指放在拇指致動(dòng)器上；和(4 )第一次用拇指推動(dòng)拇指致動(dòng)器以由此僅用第一只手致動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 (1 )使用設(shè)置在把柄內(nèi)的凸輪機(jī)構(gòu)用于將纖維鎖入排出位置中并用于釋放纖維使得它可被退回；和(2)使用彈簧以為凸輪機(jī)構(gòu)提供張力。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 第二次用拇指推動(dòng)拇指致動(dòng)器，由此釋放凸輪機(jī)構(gòu)并導(dǎo)致纖維退入保護(hù)套內(nèi)。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 (1)為凸輪機(jī)構(gòu)提供第一鎖定位置；和(2 )當(dāng)拇指致動(dòng)器第 一次被推動(dòng)時(shí)使用彈簧將凸輪機(jī)構(gòu)保持在張 力下，以從保護(hù)套排出纖維；和(3)當(dāng)釋放拇指致動(dòng)器時(shí)將纖維保持在排出位置。
26. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟(1) 為凸輪機(jī)構(gòu)提供解鎖位置；和(2 )當(dāng)拇指致動(dòng)器第二次被推動(dòng)時(shí)通過將凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)到解鎖位 置而釋放彈簧的張力；和(3)將纖維退入保護(hù)套內(nèi)。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 (1 )提供用于響應(yīng)拇指致動(dòng)器的多次致動(dòng)而增量地排出纖維的裝置；和(2) 多次致動(dòng)拇指致動(dòng)器，直到達(dá)到纖維的最大排出長(zhǎng)度。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 (1)提供用于非增量地排出纖維的裝置；(2 )致動(dòng)拇指致動(dòng)器，由此排出纖維與拇指致動(dòng)器被推入殼內(nèi)的 長(zhǎng)度直接成比例的長(zhǎng)度。
29. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟(1) 在注射器內(nèi)設(shè)置識(shí)別(ID)電路；和(2) 在ID電路內(nèi)記錄信息，由此使得能夠跟蹤由纖維獲得的樣 品的電子監(jiān)管鏈。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟(1) 在殼的外表面上設(shè)置ID電路的至少兩個(gè)電連接；和(2) 通過所述至少兩個(gè)電連接在ID電路上存儲(chǔ)信息。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 在ID電路中設(shè)置至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器模塊，其中，存儲(chǔ)器模塊 在電力從ID電路中被去除后保留存儲(chǔ)在其中的信息。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 (1 )使得能夠從所述至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器模塊無限次數(shù)地讀出；(2 )使得能夠向所述至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器模塊寫入，直到達(dá)到存儲(chǔ)容量；和(3)防止從所述至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器模塊擦除任何數(shù)據(jù)，由 此保證樣品的電子監(jiān)管鏈的完整性。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 (1 )使得能夠從所述至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器模塊無限次數(shù)地讀出；(2 )使得能夠向所述至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器模塊寫入，直到達(dá) 到存儲(chǔ)容量；和(3 )如果存儲(chǔ)器模塊要被再使用，則使得能夠從所述至少一個(gè)非 易失性存儲(chǔ)器模塊完全擦除所有的數(shù)據(jù)，由此保證樣品的電子監(jiān)管鏈 的完整性。
34. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 提供向ID電路寫入和從ID電路讀出數(shù)據(jù)的記錄儀器。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 提供獨(dú)立的記錄儀器，其中，記錄儀器提供其自身的用戶的接口，使 得信息可根據(jù)輸入記錄儀器的命令被寫入ID電路和從ID電路讀出。
36. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟(1) 使記錄儀器與第二裝置耦接；和(2) 作為記錄儀器的接口而操作第二裝置，其中，信息可根據(jù)輸 入第二裝置的命令被寫入ID電路和從ID電路讀出。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 (1 )當(dāng)記錄儀器遠(yuǎn)離外部電源被操作時(shí)，用電池對(duì)記錄儀器供電；和(2)當(dāng)外部電源可用時(shí)，用外部電源對(duì)記錄儀器供電。
38. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟 提供用于將注射器機(jī)械耦接到記錄儀器的機(jī)械裝置，由此使得能夠向 記錄儀器傳送樣品。
39. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟(1) 提供無線通信裝置；和(2) 僅從電路ID傳送數(shù)據(jù)。
40. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟(1) 提供分析儀記錄儀器；和(2) 使分析儀記錄儀器與化學(xué)分析儀耦接，其中，分析儀記錄儀 器被專門設(shè)計(jì)成與特定的化學(xué)分析儀一起操作以由此增強(qiáng)系統(tǒng)的操 作。
41. 一種適于獲得要被分析的物質(zhì)的樣品的注射器，其中，注射 器僅需要單手操作，并且所述注射器包含適于從要被分析的物質(zhì)收集樣品的纖維；用于保護(hù)纖維的保護(hù)套，其中，纖維可從保護(hù)套中被抽取出和退 回里面；用于致動(dòng)用于從保護(hù)套排出和退回纖維的裝置的活塞； 拇指致動(dòng)器，該拇指致動(dòng)器與活塞耦接，以由此當(dāng)手指握住把柄并推動(dòng)拇指致器時(shí)推動(dòng)活塞，由此用單手操作排出和退回裝置；和 設(shè)置在其上的識(shí)別(ID)電路，其中，ID電路使得能夠提供由纖維獲得的樣品的電子監(jiān)管鏈。
42. 如權(quán)利要求41所述的注射器，其中，纖維選自包含SPME 纖維、扭曲的絲、編織的絲和形成攪打器的絲的纖維組。
43. —種適于獲得要被分析的物質(zhì)的樣品的注射器，其中，注射 器僅需要單手操作，并且所述注射器包含適于從要被分析的物質(zhì)收集樣品的纖維；用于保護(hù)纖維的保護(hù)套，其中，纖維可從保護(hù)套中被抽取出和退 回里面；用于從保護(hù)套排出纖維的活塞；設(shè)置在把柄內(nèi)用于將纖維鎖入排出位置中并用于釋放纖維使得它 可被退回的凸輪機(jī)構(gòu)；把柄內(nèi)的用于向凸輪機(jī)構(gòu)提供張力的彈簧；和拇指致動(dòng)器，該拇指致動(dòng)器與活塞耦接，以由此當(dāng)手指握住把柄 并推動(dòng)拇指致器時(shí)推動(dòng)活塞，由此用單手操作凸輪機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種可由單手操作的注射器狀裝置(以下稱為“注射器”)，其中，注射器包含用于排出然后退回用于收集固體、懸浮液中的固體和液體的纖維或細(xì)絲的活塞，注射器包含被嵌入注射器殼內(nèi)的微芯片，并且，微芯片使得能夠跟蹤從起點(diǎn)直到最終分析的樣品的電子監(jiān)管鏈。
文檔編號(hào)G01N1/00GK101184981SQ200680013252
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者喬納森·A·金姆巴爾, 蘭達(dá)爾·W·維特, 加克林·A·姆瑞, 埃德加·D·莉, 塔伊·V·特倫, 杰弗里·L·瓊斯, 米爾頓·L·莉 申請(qǐng)人:布萊阿姆青年大學(xué)